Serendipity for Medicine

ルイ・パスツールの名言「Chance (serendipity) favors the prepared mind」を実現する「セレンディピティを可能にするバイオ技術」の創出と医療への展開を目的としています

ミッション

合田研究室のミッションは、ルイ・パスツールの名言「Chance (serendipity) favors the prepared mind(偶然は心の準備が出来ている者を好む)」を具現化する「セレンディピティ工学(セレンディピティの計画的創出を可能にする技術の開発と応用展開)」を実践することです。具体的には、光量子科学、ナノテクノロジー、マイクロ流体工学、ロボット工学、情報科学を融合して、新しいバイオテクノロジーを創出するとともに、それを駆使して未知の生命現象を発見し、機能を解明し、産業・医療へとつながる新規応用を切り拓くことを目指しています。研究は物理学・化学を基盤としつつ、理論・実験・計算の三位一体で行い、重要かつ未解決の課題に挑み続けます。また、もう一つの重要な使命は、21世紀の科学・産業・社会を牽引するグローバルリーダーの育成です。国際性・学際性・多様性を重視した研究環境とフラットな研究文化を整え、分野やバックグラウンドを問わず、意欲ある学生・研究者を広く歓迎しています。東北大学のGoda LabはGoda Lab Holdingsの一員として、東京大学Goda LabおよびSerendipity Labと緊密に連携し、研究者・アイデア・技術を積極的に共有することで、革新と社会的インパクトの最大化を図っています。

  • 次世代の医学イノベーションに資するセレンディピティ工学
  • 国際性・学際性・多様性を重視した研究環境とフラットな研究文化
  • ディープテック系スタートアップの立ち上げを支援する起業活動の促進
  • 科学・産業・社会を牽引するグローバルリーダーの育成

ジャーナル論文発表数

ベンチャー企業創出数

大学教員輩出数

特許創出数

合田圭介

科学者、エンジニア、教育者、起業家

東北大学SiRIUS医学イノベーション研究所・国際卓越教授(大学院医学系研究科及び国際放射光イノベーション・スマート研究センター兼任)、東京大学大学院理学系研究科化学専攻・教授、UCLA工学部生体工学科・非常勤教授、武漢大学工業科学研究院・非常勤教授。2001年にUC Berkeley理学部物理学科を卒業(首席)。2007年にMIT大学院理学部物理学科博士課程を修了(理学博士)。MITでは、重力波の検出で2017年ノーベル物理学賞を受賞したLIGOグループで量子増強技術の開発に従事。2007年、Caltechに短期滞在した後、UCLA工学部電気工学科に博士研究員・プログラムマネージャーとして、レーザーを用いた超高速イメージングと超高速分光法、マイクロ流体バイオテクノロジーの研究に従事。2012年、東京大学大学院理学系研究科化学専攻に教授として就任。2026年、東北大学SiRIUS医学イノベーション研究所に国際卓越教授として就任(大学院医学系研究科及び国際放射光イノベーション・スマート研究センター兼任)。現在は、様々な手法を融合することでセレンディピティを可能にするバイオテクノロジーの開発を推進中。これまでに300近くの学術論文を発表、30以上の特許を出願し、25名以上の大学教員を輩出し、4つのベンチャー企業を創業。日本学士院学術奨励賞、日本学術振興会賞、SPIE Biophotonics Technology Innovator Award、市村学術賞、文部科学大臣表彰科学技術賞、Philipp Franz von Siebold Awardなど30以上の賞を受賞。多数のグローバルリーダーの育成・輩出に貢献。

合田研究室での研究に興味はありませんか?

合田研究室では、大学や企業、研究分野を問わず、意欲ある研究者を広く歓迎しています。学位取得コースから非学位ポジションまで、短期・長期のさまざまなキャリアパスを提供しています。参加を希望される方は、履歴書とともに 合田教授 までご連絡ください。

Join Us

研究概要

合田研究室のミッションは、ルイ・パスツールの名言「Chance (serendipity) favors the prepared mind(偶然は心の準備が出来ている者を好む)」を具現化する「セレンディピティ工学(セレンディピティの計画的創出を可能にする技術の開発と応用展開)」を実践することです。具体的には、光量子科学、ナノテクノロジー、マイクロ流体工学、ロボット工学、情報科学を融合して、新しいバイオテクノロジーを創出するとともに、それを駆使して未知の生命現象を発見し、機能を解明し、産業・医療へとつながる新規応用を切り拓くことを目指しています。研究は物理学・化学を基盤としつつ、理論・実験・計算の三位一体で行い、重要かつ未解決の課題に挑み続けます。現在、セレンディピティラボで、セレンディピティを実現する技術のグローバルオープンイノベーションを実施中です。以下は、現在実施中の合田研究室の研究の一覧ですが、これに限定されるものではありません。

超高感度リキッドバイオプシーに資するエクソソーム工学

エクソソーム由来のリキッドバイオプシーは、従来の組織生検に代わる非侵襲的な新しい診断手法として注目されています。エクソソームは、ほぼすべての細胞が体液中へ放出する30〜150 nmのナノスケールの小胞で、タンパク質、脂質、DNA、多様なRNAを含み、細胞の生理的・病理的状態を反映しています。がんにおいては、血中を循環する腫瘍由来エクソソームが、そのがん特有の分子的特徴を担っています。これらを分離・解析することで、遺伝子変異、タンパク質発現、その他の腫瘍特性を侵襲的な検体採取を行わずに把握することができ、早期発見、リアルタイムでの病勢モニタリング、治療効果の評価に役立ちます。さらに、エクソソームは常に体内で産生・放出されているため、リキッドバイオプシーを繰り返し実施できる点も、従来の生検に比べた大きな利点です。一方で、エクソソームの分離や解析方法の標準化には依然として課題がありますが、精密医療・個別化医療の時代に向け、エクソソーム診断の潜在力は非常に大きいと考えられています。合田研究室では、エクソソームの表面や内部をナノテクノロジーで改変するエクソソーム工学を用いて、特定エクソソームの高度選択的検出を実現する研究を進めています。このアプローチにより、リキッドバイオプシーの精度と効率を飛躍的に向上させ、より詳細で標的性の高い分子解析を可能にし、次世代の非侵襲的診断技術の実現に貢献することを目指しています。


強力な若返りを可能とするエクソソーム工学

工学的に設計された加工エクソソームは、次世代の若返り治療を実現する有力な手法として注目されています。エクソソームは、ほぼすべての細胞が分泌する30〜150 nmのナノスケール小胞で、タンパク質、脂質、DNA、多様なRNAを運び、受け取る細胞の生理状態に影響を与えます。加齢研究の分野では、若い細胞は再生促進因子や抗炎症因子を豊富に含むエクソソームを放出するのに対し、加齢組織は老化関連シグナルを伝えるエクソソームを分泌することが知られています。こうしたエクソソームを活用・再構築することは、全身的な若返りを実現する新たなアプローチとなり得ます。エクソソームの表面や内部を工学的にデザインすることで、研究者はスーパー若返りを創出できます。これらは、再生を促進する分子の送達、炎症経路の抑制、組織横断的な細胞機能の回復を可能にします。また、エクソソームは生体適合性が高く、細胞間コミュニケーションの自然な担い手であるため、繰り返しの非侵襲的な投与に適している点も大きな利点です。実用化に向けては、生産スケールの拡大や体内での精密な標的化など課題は残るものの、工学的に設計されたエクソソームが老化の主要なメカニズムに介入できる可能性は極めて高く, 精密長寿医療の最先端分野として期待が高まっています。合田研究室では、ナノテクノロジー、分子設計、高分解能解析技術を駆使した先進的エクソソーム工学に取り組み、強力な若返り効果を持つエクソソームの創出を目指しています。これにより、かつてない安全性・特異性・治療効果を備えた次世代の抗老化医療の科学的基盤を築くことを目標としています。


血栓症のための個別化医療

血栓症における個別化医療は、集団平均に基づくリスクスコアや静的な凝固検査にとどまらず、患者一人ひとりに即した血栓性疾患の理解を目指すものです。血栓形成は、細胞の状態、血行力学的力、血管形状、ならびに治療介入によって規定される、多様で不均一な血小板挙動により生じます。合田研究室はこれまでに、大規模な画像ベース単一細胞プロファイリングを基盤として、循環血中の血小板および血小板凝集体が、疾患状態や抗血小板療法への反応を直接反映する定量的表現型を内包していることを示してきました。これらの特徴は、従来の検査手法では捉えることが困難です。合田研究室では、高度なフォトニクス技術、マイクロ流体デバイスによる疾患モデル、ならびにAI駆動型解析を統合することで、生理学的に妥当な条件下で患者由来の循環血小板を直接評価し、血栓リスクや薬効を定量的に判断する新たな「血栓症のための個別化医療」の枠組みを構築することを目指しています。現在、血小板活性化、凝集ダイナミクス、治療反応を定量評価可能なスケーラブルなチップ型のプラットフォームの開発を進めています。最終的には、データ駆動型の個別化血栓管理を実現し、心血管医療における安全性と有効性の双方を高めることを目標としています。


NanoTerasuが切り拓く次世代医療イメージング

NanoTerasuは、日本の次世代放射光施設として、これまでアクセスが困難だった分子・構造レベルの解析を可能にし、生命医科学に新たなフロンティアを切り拓こうとしています。極めて高輝度かつ高コヒーレンスなX線ビームにより、原子レベルの構造から細胞・組織全体のアーキテクチャまで、生体試料をスケール横断的に可視化できるだけでなく、化学的特異性やダイナミクス情報も保持したまま観察できます。これにより、疾患メカニズム、薬剤標的との相互作用、分子アセンブリ経路などの理解に前例のない洞察をもたらします。医療分野においては、NanoTerasuを用いたイメージングや分光解析により、神経変性疾患でのタンパク質の異常折り畳み, 薬剤候補分子の標的への結合様式, 組織内のナノスケール構造変化による疾患の兆候などを明らかにできます。こうした高解像度かつ非破壊的な解析は、より正確な診断、合理的な創薬設計、治療反応の深い理解を支える重要な基盤となり、次世代精密医療の鍵となる技術です。データ解析パイプラインやマルチモーダル統合など、課題は残るものの、NanoTerasuの医科学研究にもたらす変革の可能性は極めて大きいと期待されています。計算技術の進展とワークフローの高度化に伴い、放射光を活用したシンクロトロン・メディシンは、疾患の分子的特徴づけにおいて中心的役割を果たすようになるでしょう。合田研究室では、先進的な光学技術、AI解析、マイクロ/ナノ流体技術を統合したNanoTerasuベースの生命医科学手法の開発を進めています。次世代放射光が持つ独自の力を最大限に引き出し、医療イノベーションの境界を再定義する新たな診断・治療プラットフォームを創出することを目指しています。


AI駆動型の医学イノベーション

人工知能(AI)は、従来の解析手法の限界を超えるデータ駆動型の洞察を可能にし、医科学を急速に変革しつつあります。最新のAIモデルは、画像、ゲノム、病理、ウェアラブルデバイスデータ、電子カルテなど、多様なモダリティにまたがる巨大データセットから複雑なパターンを学習し、これまでにない精度で疾患状態を特徴づけることができます。放射線診断、病理診断、細胞診などの分野では、AIはパターン認識能力を高め、感度・特異度を改善し、病気のより早い段階での発見を支援します。診断にとどまらず、薬剤標的との相互作用予測、タンパク質構造モデリング、治療反応のバイオマーカー同定など、AIは治療開発のプロセスにも革新をもたらしています。これにより、創薬や治療設計のスピードが向上し、より個別化された効果的な介入が可能になります。さらに、AIと生体計測技術が統合されることで、患者の健康状態を連続的・リアルタイムに評価できるようになり、医療プロセス全体で活用可能な実用的インサイトを提供します。一方で、データ品質、説明可能性、臨床現場への統合といった課題は残るものの、AIが医科学を飛躍的に向上させる潜在力は非常に大きく、計算手法の成熟とともに、AIは精密医療・次世代ヘルスケアの基盤となると期待されています。私たちの研究室は、AI駆動型の医学イノベーションを牽引しており、高精度イメージングプラットフォーム、データ中心型AIモデル、ホールスライド・エッジ・トモグラフィーなどの自律型診断システムを開発しています。合田研究室の目標は、先進的な計測技術、知能的解析、臨床応用が統合されたエンドツーエンドの医科学エコシステムを構築し、医科学の未来を再定義することです。

合田研究室で大学院進学をしてみませんか?

合田研究室では、大学や専攻、企業・官公庁のご出身を問わず、意欲ある学生の皆さんを歓迎しています。医学系研究科の大学院プログラムを通じ、次世代医療に向けた革新的研究に共に取り組みましょう。参加を希望される方は、履歴書を添えて 合田教授 までご連絡ください。

Join Us

メンバー

菅野 寛志

助教(暫定)

丁 天本

特任准教授(暫定)

TBD

助教

TBD

助教

TBD

事務補佐員

TBD

大学院生

TBD

大学院生

TBD

大学院生

研究業績

合田研究室は、科学、産業、医療など多様な分野でブレークスルーをもたらす最先端技術を創出してきました。以下に、最近合田研究室から発表された代表的な論文を紹介します。合田研究室の論文一覧(東北大学着任以前の合田教授の業績を含む全リスト)は、こちらおよび下記よりご覧いただけます。

Paper 1

Image-activated cell sorting

Paper 2

Direct evaluation of antiplatelet therapy

Paper 3

Selecive uptake of small extracellular vesicles

Paper 4

Photonics for cardiovascular health

Paper 5

Codominant noncanonical splicing in Euglena

Paper 6

Low-cost, early detection of periodontal disease

進学・募集案内

Goda Labでは、大学・専攻分野・企業・官公庁などの所属を問わず、意欲ある研究者・学生を広く歓迎しています。学位取得コースから非学位ポジションまで、短期・長期のさまざまなキャリアパスを用意しています。参加をご希望の方は、履歴書を添えて 合田教授 までメールでご連絡ください。

大学院進学案内

博士課程を含む数種類の大学院プログラムがあり、国内外から応募可能です。経済的支援も受けることが出来ます。

インターンシップ案内

研究に関心のある学生は、学部の段階からインターンとして研究に参加できます。学業の意義をより強く感じることが出来ます。

客員研究員案内

短期(3ヶ月未満)および長期(1年以上)の客員研究員として滞在し、最先端の研究に触れることが可能です。

助教ポジション(医学分野)

エクソソームに関係する生命科学・医学のフロンティア開拓に強い意欲を有している方の応募を期待しております。

助教ポジション(NanoTerasu活用)

NanoTerasuを用いた生命科学・医学のフロンティア開拓に強い意欲を有している方の応募を期待しております。

スタートアップに興味ありますか?

合田研究室では、研究成果を基盤としたディープテック系スタートアップの創出を強く推奨しており、優れた研究者や学生が科学技術イノベーションを社会に還元することを積極的に支援しています。合田研究室とともにスタートアップを立ち上げたい方、または既存のスピンオフ企業への参加に興味のある方は、履歴書を添えて 合田教授 までメールでご連絡ください。

Join Us

ベンチャー事業

合田研究室の技術は、革新的なベンチャー企業へとスピンオフしています。

CYBO

Autonomous cytopathology

LucasLand

Wearable & flexible sensors

FlyWorks

Drosophila-based drug discovery

連絡先

ご自由にご連絡ください。

住所

〒980-8575 宮城県仙台市青葉区星陵町2-1
医学部5号館合田研究室

電話

03-5841-4329